스마트공장 고도화 저비용 구축 사례
A Case Study on Low-cost Building of Advanced Smart Factories
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초록
스마트공장은 ICT와 제조 기술을 융합하여 데이터를 기반으로 생산 운영을 최적화하는 지능형 시스템으로 4차 산업혁명에따른 제조업 변화 속에서 스마트공장 도입이 필수적으로 요구되는 실정이다. 국내 중소기업의 스마트공장 보급률은 높지만 대부분 기초 수준에 머물러 있으며 생산성 향상과 품질 개선을 위해 일정 수준까지 레벨업이 필요하나 비용 부담과 유지보수 문제로 인해 고도화가 어렵다. 본 연구는 철강 냉연공정의 대표적 사례인 VCM(Vinyl Coated Metal) 공정을 대상으로 단계적 접근방식을 통해 스마트공장 도입과 운영을 지원하고 스마트공장 체계와 시스템 확장 방안을 제안하는 데 목적이 있다. 1단계에서는 Data Collector Agent와 Visualization Agent를 활용하여 Bridle Roll #1~#5의 설비공정데이터를 OPC-UA 프로토콜로 실시간 수집하고, Grafana를 이용해 시각화 및 이상 탐지 알림시스템을 구축한다. 2단계에서는 Process Agent를 적용하여 설비 실시간 트래킹, 인공지능 기반 설비 예지보전, 품질 관리 및 MES 연동 체계를 수립한다. 경제적 부담이 적고 접근이 용이한 오픈소스를사용하고 로우코드 방식을 적용하여 개발과 운영의 효율성을 향상한다. 본 연구는 철강 냉연공정의 데이터 기반 스마트공장 구축 방안을 제시함으로써, 중소기업의 스마트공장 도입 및 고도화 구현에 실질적인 기여를 하고자 한다.
Abstract
Smart factories are intelligent systems that optimize production operations based on data by converging ICT and manufacturing technology. The introduction of smart factories is essential in the manufacturing industry due to the changes in the 4th industrial revolution. The smart factory penetration rate of domestic small and medium-sized enterprises is high, but most of them remain at the basic level. Although they need to be upgraded to a certain level to improve productivity and quality, they are difficult to advance due to cost burden and maintenance issues. The purpose of this study is to support the introduction and operation of smart factories through a step-by-step approach targeting the VCM (Vinyl Coated Metal) process, a representative example of the steel cold rolling process, and to propose a smart factory system and system expansion plan. In the first stage, the Data Collector Agent and Visualization Agent are used to collect equipment process data of Bridle Roll #1~#5 in real time using the OPC-UA protocol, and Grafana is used to build a visualization and abnormality detection alerting system. In the second stage, the Process Agent is applied to establish a real-time equipment tracking, AI-based equipment predictive maintenance, quality management, and MES linkage system. The open source, which is less costly and easier to access, is used and the low-code method is applied to improve the efficiency of development and operation. This study aims to make a practical contribution to the introduction and advancement of smart factories by small and medium-sized enterprises by proposing a plan to build a data-based smart factory for the steel cold rolling process.